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基于TG-MS/FTIR的煤矸石与污泥共热解特性研究

收稿日期:2025-09-23 修回日期:2025-11-12 接受日期:2025-11-14

DOI:10.20078/j.eep.20251201

摘要:煤炭开采造成的煤矸石堆积会增加环境生态风险。热解技术以其清洁高效的处理特性,成为煤矸石资源化研究的热点之一。探讨了有机污泥与煤矸石的共热解,作为提升煤矸石热解特性和实现资源化利用的有效方法。通过热重质谱红外(TG-MS/FTIR)三联用方法... 展开+
摘要:煤炭开采造成的煤矸石堆积会增加环境生态风险。热解技术以其清洁高效的处理特性,成为煤矸石资源化研究的热点之一。探讨了有机污泥与煤矸石的共热解,作为提升煤矸石热解特性和实现资源化利用的有效方法。通过热重质谱红外(TG-MS/FTIR)三联用方法,研究了煤矸石与工业有机污泥混合共热解过程的热分解特性、动力学特性、挥发分分布及其相互作用。结果表明,污泥和煤矸石的混合热解存在显著的协同效应。煤矸石与污泥混合共热解包括第一阶段(210~410℃)和第二阶段(410~584℃)。混合物热重曲线实验值与理论值的差异均为负值,表明共热解过程中存在协同促进作用。同时,热解性能参数的计算结果显示,污泥的掺入显著提升了混合物的热解性能。通过3种热解动力学模型计算,煤矸石和污泥的活化能分别为314.00~321.55k J/mol和236.13~240.73 kJ/mol。数据对比发现,污泥的掺混有效降低了混合物热解所需的活化能。傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,具有高灰分特性的煤矸石在热解过程中几乎未产生明显的挥发分,而煤矸石中的金属矿物与污泥挥发分的相互作用促进了C2 H2+、C3 H5+和C3 H7+等轻烃小分子的产生。研究结果表明,煤矸石与污泥的共热解提升了热解性能和降低了活化能,同时还增加了气体产物生成,为煤矸石的热解资源化提供了有价值的参考。 收起-

作者:

  • 李灏
  • 付元
  • 葛鹏
  • 季晏平*
  • 杜海波
  • 吴小凡
  • 郦青

作者简介

第一作者:李灏(1998—),男,内蒙古苏尼特右旗人,研究实习员,主要研究方向为有机固废热化学处置研究。E-mail:lihao1823689864@163.com
*通讯作者:季晏平(1993—),男,云南昆明人,助理研究员,主要研究方向为土壤修复及固废资源化。E-mail:jypenetration@163.com

单位

  • 中煤科工集团杭州研究院有限公司

关键字

  • 煤矸石
  • 有机污泥
  • 共热解
  • 动力学特性
  • 协同效应

基金项目

中煤科工集团杭州研究院科技创新创业自立项目(2025ZL-JC03)

引用格式

李灏, 付元, 葛鹏, 季晏平, 杜海波, 吴小凡, 郦青. 基于TG-MS/FTIR的煤矸石与污泥共热解特性研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-13[2025-12-11]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251201.

LI Hao, FU Yuan, GE Peng, JI Yanping, DU Haibo, WU Xiaofan, LI Qing. Co-pyrolysis Characteristics of Coal Gangue and Sludge by TG-MS/FTIR[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-13[2025-12-11]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20251201.

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